激光选区熔化技术的应用与发展！

激光选区熔化技术的应用与发展：

       在金属3D打印中，利用激光熔覆成形技术不仅可在无模具的情况下生产出性能较好的复杂结构金属零件，同时还可在低成本钢板上涂覆具有特殊性能的合金，替代整体合金，起到节约贵重、稀有金属材料的作用。在金属零部件修复方面，该技术也可应用于消除某些具有特殊、复杂形状和较大体积零件的制造缺陷，以及修复误加工导致的零件损伤。激光熔覆成形的材料体系包括钨基合金、钛合金、不锈钢、镍基合金等。在航空航天工业领域，应用钛合金的激光熔覆成形技术已经相当成熟，已经在向实际工程应用阶段转换；而在其他工业领域，应用不锈钢镍基合金等传统材料的激光熔覆成形技术还需要克服在材料特性、组织性能调控、成形缺陷控制等方面的一些问题。

1. 制备钛合金表面复合材料层

       中国研究人员对TC4表面丝粉同步激光熔覆制备金属基表面复合材料进行了研究。选取TC4ELI丝材及单晶WC晶粒，通过同轴送入WC颗粒，旁轴添加与基材同质丝材的方式制备复合材料层。丝粉同步添加可以调节钛基体与WC增强相制件的比例，提高TC4的耐磨损性能。典型的激光熔覆成形(采用送粉方式)再制造零件包括坦克凸轮轴、重载汽车发动机铸铁缸盖及渗碳齿轮、中锰抗冲击耐磨件、高速列车车轴、大型压缩机叶轮及轴件等。

最具代表性的是某国Aero Met公司利用其开发的商品化的Lasform SM系统，为某国的F22战斗机F/A-18E/F战斗机、C-17运输机等生产了各类激光熔覆成形的钛合金构件,这些构件不仅在性能上优于传统加工工艺条件下制造的构件，而且其制造成本降低了40%，生产期缩短了80%。

       目前我国各科研单位在这方面也取得了不错的成果，如北京航空航天大学王华明教授所带领的团队，利用激光熔覆成形工艺制备出的飞机钛合金次承力结构件性能达到模锻件水平，在许多关键技术的应用上取得巨大突破，成功实现飞机上的装机应用，我国因而成为继美国之后世界上第二个实现激光熔覆成形钛合金结构件在飞机上实际装机应用的国家。此外,西北工业大学、北京有色金属研究总院、中国科学院沈阳自动化研究所等一大批科研单位也为激光熔覆成形关键技术的攻关做出了巨大贡献。

2. 制备梯度功能材料

       梯度功能材料是一种化学成分和组织性能呈梯度过度变化的材料，可根据不同性能要求在不同部位获得所需要的组织和成分。某国LosAlamos国家实验室利用其自行开发的激光熔覆成形系统(该系统采用五轴数控机床，可以同时输送四种不同粉末)，通过控制不同粉末成分比例实现了功能梯度材料和悬臂零件的制造,样件精度达到0.12mm,表面粗糙度达10μm。Mazumde等人利用激光熔覆成形技术制造出Cu/Ni、Ni/Cr梯度功能件。西北工业大学利用激光熔覆成形技术制备出具备梯度功能的涡轮发动机叶轮，大大提高了涡轮发动机叶轮的使用寿命，并分别制备了Ti60-Ti2Al-Nb和Ti-Ti2AI-Nb功能梯度材料，研究了不同材料组织与相演变的关系。

3. 制造模具

       模具的大部分冷却通道都在模具内部，形状比较复杂,采用传统的加工方法加工效率低，制造成本高并且加工质量难以保证，而激光熔覆成形技术则克服了这些缺点，可以制造出内部具有复杂冷却通道的模具,加快模具散热，减小零件的变形，同时也可提高零件的生产效率，为模具的快速制造提供了新的思路。

       此外，激光熔覆成形技术由于其独特的成形原理，能够实现个性化设计和生产，能够制备出致密和/或多孔的制件,在生物医用器械、人工肢体及骨骼、关节功能替代植人体制造方面有巨大的应用潜力。